Tietoliikenne II (2 ov) Kevät 2001 Liisa Marttinen Kurssikirja:

Esitys aiheesta: "Tietoliikenne II (2 ov) Kevät 2001 Liisa Marttinen Kurssikirja:"— Esityksen transkriptio:

1 Tietoliikenne II (2 ov) Kevät 2001 Liisa Marttinen Kurssikirja:
Tanenbaum, Computer Networks (3. Painos)

2 Tietoliikenne II Kertausta ja täydennystä Tietoliikenne I -kurssin asioihin perusteellisemmin laajemmin ‘teoreettisemmin’ perus-, linkki- ja MAC-kerros reititys, IPv6 TCP: suorituskyky ja uudet piirteet DNS, ..

3 Tietoliikenne I Tietoliikenne (4 ov) (ei enää luennoida) (2 ov) Tietoliikenne II (2 ov) Digitaalinen signaalin-käsittely Verkkosovellusten toteuttaminen (4 ov) ATM-tietoliikenne Laajakaistaiset IP-verkot Langaton tietoliikenne Ym. Ym. Ym.

4 Suoritus ‘välikoe’ maks. 50 p ‘kurssiaktiivisuus’ maks. 20 p
pe klo 14-18 ‘kurssiaktiivisuus’ maks. 20 p traditionaaliset harjoitukset maks. 10 p miniesseet (1-3 sivua) ja -esitelmät keskusteluaktiivisuus yms 30 p => 1-, 51 => 3, kokeesta vähintään 20 p Loppukoe maks. 60 p 10 p

5 Kertausta + täydennystä
Viitemallit ja protokollakerrokset kerrosmalli TCP/IP-pino, OSI-viitemalli protokollat, palvelut, palveluprimitiivit, palvelupisteet (SAP) Esimerkki toiminta eri kerroksilla

6 Kerrosajattelu OSI-, TCP/IP-viitemalli eri kerrosten toiminta
kommunikointi kerrosten välillä tiedonsiirto sovellukselta toiselle esimerkki siitä, mitä kaikkea tapahtuu, kun sovellus lähettää viestin toiselle sovellukselle kerrosmallia käyttäen

7 Peruskerros Siirtoyhteyskerros Verkkokerros Kuljetuskerros
siirtovälineet, bittien lähettäminen Siirtoyhteyskerros siirtokanava ja sen käyttö tiedonsiirtoon Verkkokerros reititys IPv6 Kuljetuskerros TCP:n eri versiot ja niiden suorituskyky

8 Istuntokerros Esitystapakerros Sovelluskerros

9 Kerrosmalli HTTP, SMTP, HTTP, SMTP, Sovelluskerros (Present.)
(Session) (Session) Kuljetuskerros TCP,UDP TCP, UDP Verkkok. IP Verkkok. IP IP Linkkik. PPP Ethernet Linkkik. PPP Ethernet Fyysinen kerros Fyysinen kerros

10 Kerrosmalli Kone A Kone B kerros n+1 kerros n+1
n+1 -kerroksen protokollaviestit= n+1 -PDU:T palveluprimitiivit palveluprimitiivit kerros n kerros n n-kerroksen protokollaviestit = n-PDU:T palveluprimitiivit palveluprimitiivit kerros n-1 n-1 -kerroksen protokollaviestit= n-1 -PDU:T kerros n-1

11 Palveluprimitiivit N+1-kerros N+1-kerros N-kerroksen palvelut
Connect.request Connect.indication N-PDU:t Connect.response Connect.confirm Vahvistettu palvelu Data.request Selventääkö tämä kuva vaikka vainko vaiko sekoittaa? Data.indication Vahvistamaton palvelu

12 OSI-kerrosmalli kerros n+1 N-IDU n+1 -PDU:T N-ICI N-SDU
SAP = Service Access Point kerros n N-SDU N-ICI N-1-IDU n-PDU N-1-SDU N-SDU N-1-ICI

13 Huom! Kukin kerros näkee vain oman otsakkeensa.
Loppu on dataa. Kerros M 5 4 3 2 1 H4 M1 H M2 H H M H M2 H H H M1 H H M2 H H2 H H4 H M H H4 Esimerkki sanoman M lähettämisestä 5-kerroksisessa protokollapinossa. H M2

14 Kerros M1 M2 5 4 3 2 1 H4 M1 H M2 H3 H M H M2 H H H4 H H4 H H2 H H4 H M H H4 H M2 M1 M2 Esimerkki sanoman M vastaanottamisesta 5-kerroksisessa protokollapinossa

15 Esimerkki Verkkosivun haku selaimella selainohjelma ja www-palvelin
HTTP yleensä HHTP-protokollaa suorittava ohejelmisto on osa sitä käyttävää sovellusta TCP IP Ethernet, PPP kaapeli

16 Sovellusprotokolla asiakas palvelin HTTP HTTP GET(verkkosivu)
RESPONSE(verkkosivu) Kuljetuskerros TCP,UDP TCP, UDP Verkkok. IP Verkkok. IP IP Linkkik. PPP Ethernet Linkkik. PPP Ethernet Fyysinen kerros Fyysinen kerros

17 Verkkosivun haku selain palvelinkone GET(URL) HTTP HTTP
RESPONSE(kokeet/lkokeetkev01.html ) Selain selvittää palvelinkoneen IP-osoitteen ja muodostaa tähän koneeseen TCP-yhteyden . TCP-yhteyttä käyttäen selain lähettää GET-pyynnön ja saa vastaukseksi halutun sivun, jonka se sitten voi näyttää käyttäjälleen. TCP,UDP TCP,UDP IP IP

18 selain Sovelluskerros palvelin: HTTP HTTP GET(URL) RESPONSE(kokeet/lkokeetkev01.html ) TCP (yhteydellinen, luotettava yhteys) TCP-yhteyttä käyttäen selain lähettää GET-pyynnön ja saa vastaukseksi halutun sivun, jonka se sitten voi näyttää käyttäjälleen.

19 Miten selain selvittää palvelinkoneen IP-osoitteen?
Selain kutsuu kirjasto-ohjelmaa Resolver IP-osoite = verkko-osoite + koneosoite Domain Name Server (local) Resolver Query( Response( ) UDP (yhteydetön, epäluotettava yhteys) Resolver lähettää UDP-tietosähkeenä kyselyn paikallliselle DNS:lle ( ja tarvittaessa muillekin) ja palauttaa saamansa IP-osoitteen selaimelle.

20 DNS (Domain Name System)
domain-nimet (aluenimet) hierarkiset, yksikäsitteiset nimet int, com, edu, gov, mil, org, net maakoodit: fi, se uk, us, jp, … alueen sisällä yksikäsitteiset nimet: alialueet, koneet hajautettu nimihakemisto domain-nimien ja sähköpostiosoitteiden muuttamiseksi IP-osoitteiksi resurssitietueet (resource record) IP-osoite, IP-alias, sähköpostin välittäjä, … hajautuksen toteutus

21 Miten selain muodostaa TCP- tai UDP-yhteyden?
TCP-osoite = IP-osoite + porttinumero ( tässä 80) Käytetään pistokeprimitiivejä kuuntelee porttia 80 www-palvelin SOCKET BIND (80) LISTEN ACCEPT Selain SOCKET CONNECT( , 80) Connection Request TCP TCP Näin kerrokset käyttävät alemman kerroksen palveluja kaikilla kerroksilla. OSI-mallkissa - rajapinta (interface) kahden vierekkäisen kerroksen välussä - SAP (service access pooint) palvelupiste puhelinpistoke, sopiva taajuus langattomassa yhteydessä, proseduurikutsu, pistokeosoite - palveluprimitiivit TCP-PDU:ita Connection Accept verkkokerros (IP)

22 TCP-yhteyttä käyttäen lähetetään ja vastaanotetaan dataa = HTTP-PDUita
kuuntelee porttia 80 Käytetään pistokeprimitiivejä www-palvelin RECEIVE SEND( RESPONSE(tiedosto )) Selain SEND (GET(URL)) RECEIVE Data TCP TCP Näin kerrokset käyttävät alemman kerroksen palveluja kaikilla kerroksilla. OSI-mallkissa - rajapinta (interface) kahden vierekkäisen kerroksen välussä - SAP (service access pooint) palvelupiste puhelinpistoke, sopiva taajuus langattomassa yhteydessä, proseduurikutsu, pistokeosoite - palveluprimitiivit TCP-PDU:ita Data verkkokerros (IP)

23 SOCKET (osoiteformaatti, palvelutyyppi, protokolla)
palauttaa tiedostokuvaajan = pistokkeen osoitteen BIND (80) antaa pistokkeelle osoitteen (tässä portti 80) LISTEN(jonon pituus) halukas ottamaan vastaan palvelupyyntöjä ACCEPT lukkiutuu odottamaan palvelupyyntöjä Kun yhteyspyyntö -TPDU tulee, niin kuljetusolio luo uuden pistokkeen, jolla on samanlaiset ominaisuudet, ja palauttaa sen tiedostokuvaajan. Palvelin voi nyt luoda uuden prosessin tätä yhteyttä palvelemaan (= SEND, RECEIVE, CLOSE) ja jäädä itse odottamaan seuraavaa yhteydenmuodostuspyyntöä. PALVELIMEN TOIMINTA

24 Asiakkaan toimenpiteet
SOCKET (osoiteformaatti, palvelutyyppi, protokolla) palauttaa tiedostokuvaajan = pistokkeen osoitteen CONNECT lukitsee asiakkaan odotustilaan ja aloittaa yhteyden muodostuksen Kun yhteys on kunnossa, asiakasprosessi vapautetaan ja TCP-yhteys on valmis. Asiakkaan toimenpiteet Kumpikin puoli voi lähettää (SEND) ja vastaanottaa (RECEIVE) dataa TCP-yhteyttä käyttäen. Yhteys suljetaan kun kumpikin puoli on antanut CLOSE-primitiivin. Molempien toimenpiteet

25 palvelin: www.cs.Helsinki.FI TCP-kuljetuspalvelu
selain palvelin: TCP-kuljetuspalvelu SOCKET BIND LISTEN ACCEPT TCP PDUt SOCKET CONNECT Connreq( (ips,ss), (ipp,80)) Connack((ips,ss), (ipp,sp) Data Uusi pistoke yhteyttä varten SEND(QUERY) RECEIVE Selventääkö tämä kuva vaikka vainko vaiko sekoittaa? RECEIVE SEND (response)

26 selain Sovelluskerros palvelin: HTTP HTTP GET(URL) RESPONSE(kokeet/lkokeetkev01.html ) TCP (yhteydellinen, luotettava yhteys) TCP-yhteyttä käyttäen selain lähettää GET-pyynnön ja saa vastaukseksi halutun sivun, jonka se sitten voi näyttää käyttäjälleen.

27 Kuljetuspalvelun toteuttaminen
selain palvelinkone Kuljetuspalvelun toteuttaminen HTTP HTTP GET(URL) RESPONSE(page ) Luotettava kuljetuspalvelu TCP TCP TCP-kerroksen täytyy toteuttaa itse luotettava kuljetuspalvelu epäluotettavan IP-kerroksen päälle! IP-kerroksen palvelut (eivät ole luotettavat)

28 IP-kerroksen epäluotettavuus
TPC-PDU eli segmentti voi kadota kokonaan tai vain osa tulee perille virheellinen osoite, reitittimen tai vastaanottajan puskurit täynnä, vääristyä ei datan virhetarkistuksia saapua väärässä järjestyksessä pakettiverkko, jossa eri paketit kulkevat eri kautta viipyä hyvinkin pitkään matkalla vikaantunut reititin

29 TCP-kerroksen tehtävät
Huomata virheet ja toipua niistä järjestysnumerot segmenteille (tavunumerointi) tarkistussumma kuittaukset ja uudelleenlähetykset uudelleenlähetysajastin Varautua ‘turhien’virheiden välttämiseen vuonvalvontamekanismi ruuhkanvalvontamekanismi kolminkertainen kättely yhteyden muodostuksessa että yhteyden purussa

30 Yhteydellinen kuljetuspalvelu
TCP TCP Yhteydenmuodostus Datansiirto Yhteydenpurku IP-kerroksen palvelut (eivät ole luotettavat)

31 Yhteydellinen kuljetuspalvelu
CONNECT REQUEST TCP TCP CONNECT ACK DATA DATA DATA DISCONNECT DISCONNECT DISC. ACK IP-kerroksen palvelut

32 TCP-otsakkeen kentät TCP-SEGMENTTI Source port Destination port
Sequence number Acknowledgement number U A P R S F TCP head. length R C S S Y I Window size Window size G K H T N N Checksum Urgent pointer Checksum Options (0 or more 32 bit words) Data (optional) TCP-SEGMENTTI

33 TPC-segmentin otsakekentät
Lähde- ja kohdeportit (Source port, Destination port) yhteyden päätepisteet portti + koneen IP-osoite => 48 bittinen TSAP Järjestysnumero (Sequence number) tavut numeroidaan => 32 bittiä segmentin ensimmäisen tavun numero Kuittausnumero (Acknowledgement number) seuraavaksi odotettu tavu TCP-otsakkeen pituus (TCP header length) mahdollisten optiokenttien takia 6 bitin käyttämätön kenttä

34 6 lippubittiä URG onko pikadataa pikadatan sijainnin ilmoittaa
pikadatakenttä (Urgent pointer) ACK onko kuittauskenttä käytössä PSH onko hetilähetettävää (pushed) dataa RST yhteyden uudelleenalustuspyyntö (reset), yleensä ongelmatilanne SYN käytetään yhteyttä muodostettaessa SYN =1, ACK = 0 connection request SYN =1, ACK = 1 connection accepted FIN käytetään yhteyden purkuun FIN =1 ei enää lähetettävää

35 Ikkunan koko (window size)
vaihteleva ikkunankoko tavua kuittaus irroitettu lähetysluvasta (credit-vuonvalvonta) Tarkistussumma (Checksum) lasketaan otsakkeelle, datalle ja ns. pseudo-otsakkeelle

36 pseudo-otsake 00000000 Auttaa havaitsemaan väärään osoitteeseen
Source IP address Destination IP address Protocol = 6 TCP/UDP segmentin pituus Auttaa havaitsemaan väärään osoitteeseen toimitetut paketit. Sisältää IP-otsakkeen tietoja!

37 Optiokenttä (options)
voidaan lisätä piirteitä, joita ei ole varsinaisessa otsakkeessa suurin hyväksyttävä datakenttä oletusarvo = 536 tavua => segmentin koko 556 tavua ikkunan koon moninkertaistaminen (window scale) nopeille ja pitkän viipeen linjoille 64 ktavun ikkunan koko on liian pieni valikoivan toiston käyttö ‘go back N’:n tilalla vähentää turhia uudelleenlähetyksiä aikaleimaus

38 TCP-SEGMENTIT (ei tavunumerointia!)
SYN =1, ACK=0, SEQ = X SYN =1, ACK=1, Acknro =x+1, SEQ = y ACK=1, Acknro = y+1, SEQ=x+1, data ACK=1, Acknro = x+2, SEQ=y+1, data ACK=1, Acknro = x+2, SEQ=y+2, data FIN=1, ACK=1, Acknro= x+2, SEQ=y+3 FIN=1, ACK=1, Acknro=y+4, SEQ=X+2 FIN=1, ACK=1, Acknro= x+3, SEQ=y+4

39 Milloin TCP todella lähettää puskurista ja milloin luovuttaa vastaanottajalle?
Prosessi kirjoittaa dataa Prosessi lukee dataa Pistoke ? Pistoke ? TCP-lähetys-puskurit TCP-segmentti TCP- vastaanotto-puskurit

40 TCP lähettää aina kun saa lähetettävää =>
TEHOTONTA Prosessi kirjoittaa dataa merkki kerrallaan Prosessi lukee dataa Pistoke Pistoke Paljon pieniä segmenttejä, TCP-lähetys-puskurit TCP- vastaanotto-puskurit joissa lähes pelkkiä otsakkeita!

41 Naglen algoritmi: TCP lähettää heti vain ensimmäisen tavun ja kerää muut puskuriinsa. Ne lähetetään vasta kun edellisestä on saatu kuittaus. Prosessi kirjoittaa dataa merkki kerrallaan Prosessi lukee dataa Pistoke Pistoke TCP- vastaanotto-puskurit TCP-lähetys-puskurit

42 Silly window syndrome:
vastaanottopuskurit täynnä ja prosessi lukee tavu kerraallaan Prosessi kirjoittaa dataa Prosessi lukee dataa tavu kerrallaan Pistoke Pistoke ACK, Win=1 TCP- vastaanotto-puskurit TCP-lähetys-puskurit

43 Silly window syndrome:
Clarkin ratkaisu: ei lähetyslupaa lähettäjälle ennenkuin puskureissa on reilusti tilaa. Vähintäänkin maksimisegmentin koko. Prosessi kirjoittaa dataa Prosessi lukee dataa tavu kerrallaan Pistoke Pistoke ACK, Win=MSS TCP- vastaanotto-puskurit TCP-lähetys-puskurit

44 asiakas Sovellusprotokolla palvelin HTTP HTTP Kuljetuskerros
GET(verkkosivu) RESPONSE(verkkosivu) Kuljetuskerros segmenttejä TCP,UDP TCP, UDP Verkkok. IP Verkkok. IP IP Linkkik. PPP Ethernet Linkkik. PPP Ethernet Fyysinen kerros Fyysinen kerros

45 asiakas palvelin Kuljetuskerros TCP, UDP segmenttejä TCP,UDP Verkkok. Verkkok. IP IP IP datagrammi datagrammi Linkkik. PPP Ethernet Linkkik. PPP Ethernet Fyysinen kerros Fyysinen kerros

46 selain palvelin: TCP TCP Kuljetuskerros SEND(segment ) SEND(segment) IP-palvelu (yhteydetön, epäluotettava ) TCP- antaa segmentejä IP-kerrokselle siirrettäväksi vastaanottajan koneeseen.

47 REITITYS osoitteet reititysalgoritmit reititysprotokollat reititin
reititystaulu maailmanlaajuinen verkko, ‘hajautettu’ tehokkuus

48 data IPv4 - datasähke Versio IHL TOS Datasähkeen pituus (tavuja)
Tunniste Flag Siirtymä Elinaika Protokolla otsakkeen tarkistussumma Lähettäjän IP-osoite Vastaanottajan IP-osoite Optiot (jos on käytössä) data IPv4 - datasähke

49 IP-otsakkeen kentät Versio IPv4 ( IPv6) IHL type of service
otsakkeen pituus vähintään viisi 32 bitin sanaa (20-60 tavua) type of service kertoo halutun palvelun nopeus, luotettavuus, kapasiteetti ääni <-> tiedostonsiirto yleensä ei käytössä (käytössä uusissa Cisco-reitittimissä) 9/19/2018

50 Type of service -bitit:
presedence-kenttä (3 bittiä) sanoman prioriteetti 0-7 0 normaali 7 verkon valvontapaketti D-bitti, T-bitti, R-bitti mikä on tärkeää yhteydessä D: viive (Delay), T: läpimeno (Throughput) R: luotettavuus (Reliability) lisäksi vielä 2 käyttämätöntä bittiä 9/19/2018

51 IP-otsakkeen kentät jatkuvat
Datagram length koko datasähkeen pituus maksimi tavua maksimipituus vielä riittävä, mutta tulevaisuuden nopeille verkoille jo ongelma yleensä koko taavua Identification datasähkeen numero kaikissa saman datasähkeen osissa sama tunnus 9/19/2018

52 IP-otsakkeen kentät jatkuvat: liput
DF- bitti (Don’t fragment) kieltää paloittelun esim. jos vastaanottaja ei kykene kokoamaan datasähkettä MF-bitti (More fragments) ilmoittaa, onko datasähkeen viimeinen osio vai tuleeko vielä lisää 9/19/2018

53 IP-otsakkeen kentät jatkuvat
Fragment offset osion paikka datasähkeessä osioiden oltava 8 tavun monikertoja (paitsi viimeisen) 13 bittiä => korkeintaan 8192 osiota yhdessä datasähkeessä lisäksi 1 käyttämätön bitti 9/19/2018

54 IP-otsakkeen kentät jatkuvat
Time to live rajoittaa paketin elinaikaa maksimi 255 sekuntia vähenee joka hypyllä reitittimestä toiseen myös odottaessaan reitittimessä (ei yleensä) paketti hävitetään, kun laskuri menee nollille Protocol mille kuljetuskerrokselle kuuluu esim. TCP- tai UDP-siirtoon kuuluva 9/19/2018

55 IP-otsakkeen kentät jatkuvat
Header checksum tarkistussumma lasketaan vain otsakkeelle 16-bitin sanat lasketaan yhteen yhden komplementin aritmetiikalla laskettava uudestaan joka reitittimessä Source address, Destination address kohteen ja lähettäjän osoitteet muodossa verkon numero ja isäntäkoneen numero = IP-osoite 9/19/2018

56 IP-otsakkeen kentät jatkuvat
Options vaihtelevan mittaisia 1. tavu kertoo option koodin voi seurata pituuskenttä datakenttiä täytettä jotta 4 tavun monikertoja käytössä 5 optiota mutta reitittimet eivät välttämättä ymmärrä 9/19/2018

57 Optiot Security Strict source routing Loose source routing
datasähkeen luottamuksellisuus ja salassapidettävyys Strict source routing datasähkeen kuljettava tarkalleen annettua reittiä Loose source routing kuljettava ainakin annettujen reitittimien kautta Record route reitin varrella olevat reitittimet liittävät tunnuksensa Timestamp tunnuksen lisäksi liitettävä myös aikaleima 9/19/2018

58 IP-osoitteet jokaisella verkon isäntäkoneella ja reitittimellä on oma yksikäsitteinen osoite muotoa verkon numero isäntäkoneen numero osoite on 32-bittinen osoitteen luokasta riippuen bitit jaetaan verkon numeroon ja isäntäkoneen numeroon eri tavoin osoitteet palveluntarjoajille jakaa ICANN (The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) nämä puolestaan jakavat muille 9/19/2018

59 IP-osoitteiden muodot
A: verkko-os koneosoite B: verkko-osoite koneosoite C: verkko-osoite koneos. D: monilähetysosoite E: varatttu tulevaan käyttöön IP-osoitteiden muodot (alkuperäinen luokallinen osoitus)

60 Erilaisia verkkoja väyläverkko (‘Ethernet’)
vuororengas, vuoromerkkiväylä FDDI, DQDB Frame Relay, ATM, puhelinverkko eri valmistajien omat verkot => monia erilaisia protokollia

61 Ethernet-kehys Source address Destin. address tahdistuskuvio Pituus
data pad CRC Datakentän pituus Kehyksen alku

62 binäärinen eksponentiaalinen perääntymien on joustava
kuorma kasvaa => väli kasvaa vaihtoehtona kiinteä valintaväli aina [ ] aina [0-1] aina [a-n] entä suorituskyky? 9/19/2018

63 C B S1 S3 A B1 B2 S2 B4 B3 E S4 S5 Silloilla toisiinsa yhdistettyjä lähiverkkoja D

64 Linkkikerros ja peruskerros
kehystäminen, tarkistukset, uudeellenlähetykset vuonvalvonta Peruskerros bittien lähettäminen hyvin moninaisia tapoja

65 IPv6 IPv4:n osoitteet loppuvat Next Generation IP isompi osoitekenttä
muita parannuksia tehokkuus muuttunut käyttöympäristö uudet käyttötarpeet käyttökokemus

66 Datagram Length (bytes)
Version Header Length Type of Service Datagram Length (bytes) 16-bit Identifier

67 Erilaisia tapoja lähettää generoida ja siirtää bittejä
SOVELLUKSIA SOVELLUSPROTOKOLLIA: HTTP, SMTP, SNMP, FTP, TELNET, .. TCP (UDP) IP Erilaisia verkkoja: väyläverkko (‘Ethernet’), vuororengas, vuoromerkkiväylä, atm, fddi, dqdb, X.25, puhelinverkko, satelliittiverkko, gsm, valmistajien omat verkot, ... Erilaisia linkkikerroksia HDLC, PPP MAC-protokollia Erilaisia tapoja lähettää generoida ja siirtää bittejä

68 Paljon erilaisia verkkoja!
LAN Ethernet Vuororengas (802.4, Token Ring) langaton lähiverkko (wireless LAN, ) MAN FDDI, DQDB WAN puhelinverkko, X.25, kehysvälitys (frame relay) atm

69 Lähiverkkostandardi IEEE 802:
LAN- ja MAN-verkoille 802.1 Johdanto, rajapintaprimitiivit 802.2 LLC (Logical Link Control) CSMA/CD (kuulosteluväylä) Token bus (vuoroväylä) Token ring (vuororengas) 802.6 DBDQ (Dual Bus Distributed Queue) langaton LAN 9/19/2018

70 4.3 Ethernet-lähiverkko Yleisin lähiverkkoteknologia
IEEE:n standardoima LAN-verkko CSMA/CD (kuulosteluväylä) kuunnellaan, ja jos vapaa, lähetetään jos syntyy törmäys, odotetaan satunnainen aika binary exponential backoff ei kuittauksia, ei prioriteettejä paljon erilaisia kokoonpanoja 10BASE5, 10BASE2,10BASE-T, 10BROAD36, 10BASE-F 100BASE-T 1000BASE-LX, 1000BASE-SX (kuitu) 9/19/2018

71 Eetteriverkon rakenne
väylä kaapeli u tähti - hub toimii toistimen tavoin HUB Kaksi parijohtoa

72 Vuoroväylä (802.4) Kuulosteluväylän ongelmia: asemat renkaaksi
rajoittamaton siirtoviive ei prioriteetteja ei sovellu realiaikaohjaukseen asemat renkaaksi taattavissa oleva yläraja viiveelle ongelmana renkaan katkeaminen soveltuu teollisuushallintaan autotehtaat, teollisuusautomatia 9/19/2018

73 tehdään looginen rengas fyysisellä väylällä olevista asemista
looginen järjestys <>fyysinen järjestys asemat lähettävät vuorotellen loogisen järjestyksen mukaan lähetysvuoro (token) siirtyy asemalta toiselle renkaan ylläpito asemien poistaminen renkaasta / lisääminen renkaaseen vuoromerkin häviäminen, monistuminen => suhteellisen monimutkainen protokolla

74 Vuororengas (802.5) rengas on ketju kaksipisteyhteyksiä
ei siis yleislähetystä tekniikka hallussa digitaalitekniikkaa (melkein kokonaan) kierretty pari koaksiaalikaapeli valokuitu IBM:n valinta 9/19/2018

75 Bitin pituus siirtonopeus renkaassa R Mbps
=> bitti lähetetään joka 1/R sekunti siirtoviive kaapelissa km/s = 200 m/ms kukin bitti vie tällöin 200/R metriä Jos R = 1 Mbps ja renkaan koko 1000 m, niin renkaaseen mahtuu vain 5 bittiä (a’ 200 metriä) 9/19/2018

76 Lähetys vuororenkaassa
renkaassa kiertää vuoromerkki erityinen bittikuvio vuoromerkin tulee mahtua renkaaseen kunkin aseman aiheuttama viive (1 bitti) öisin keinotekoinen viive siirtoviive kuuntelu moodi kopioi bittejä sisääntulosta ulosmenoon 9/19/2018

77 lähetetyt bitit kiertävät koko renkaan ja lähettäjä poistaa ne
lähetysmoodi vain jos on vuoromerkki omaa dataa siirretään ulosmenoon lähetetyt bitit kiertävät koko renkaan ja lähettäjä poistaa ne voi tutkia, onko kehyksissä virheitä lopetettuaan lähettäjä lähettää vuoromerkin renkaaseen rengas ei rajoita kehyksen kokoa 9/19/2018

78 jos kevyt kuorma jos raskas kuorma renkaan suoritusteho lähes 100%
vuoromerkki kiertelee renkaassa joskus joku lähettää jos raskas kuorma kaikilla asemilla jonoa kaikki lähettävät maksimimäärän ja siirtävät vuoromerkin seuraavalle renkaan suoritusteho lähes 100% 9/19/2018

79 Kuittaukset kehyksessä 1 bitti kuittausta varten
aluksi 0 vastaanottaja muuttaa 1:ksi entä jos useita vastaanottajia? monimutkaisempi kuittaus ei lainkaan kuittausta 9/19/2018

80 802.5-rengas kierretty pari 1, 4 tai 16 Mbps
differential Manchester -koodaus kehyksen alussa ja lopussa koodausta, joka ei ole normaalia dataa (high-high tai low-low) 9/19/2018

81 Renkaan ylläpito ongelma: rengas katkeaa! johtokeskus (wire center)
jokainen asema yhdistetty johtokeskukseen kahdella kierretyllä parilla releen virroitus asemalta virta katkeaa => rele sulkeutuu asema siirtyy ohitustilaan asema voidaan myös ohjelmallisesti irroittaa renkaasta esim. testausta varten 9/19/2018

82 MAC-protokolla token holding -time access control -kenttä (1 tavu)
10 ms access control -kenttä (1 tavu) vuoromerkki (3 bittiä) monitor-bitti prioriteettibitit varausbitit frame status -kenttä ( 1 tavu) automaattinen kuittaus: A = nähnyt, C = kopioinut 9/19/2018

83 loppumerkissä E-bitti enf-of-file -bitti
asetetaan, jos havaitaan epäkelpo merkki enf-of-file -bitti viimeinen kehys 9/19/2018

84 Prioriteetti monitasoisia prioriteettejä vuoromerkin prioriteetti
määrää minkä prioriteetin kehyksiä saa lähettää kolme bittiä vuoromerkissä vuoromerkin prioriteetin asetus datakehyksen varausbittien avulla varataan vuoromerkkiä korkean prioriteetin lähetykselle kun lähetys loppuu uusi vuoromerkki saa korkeimman varauksen prioriteetin 9/19/2018

85 vuoromerkin prioriteetin nostanut, myös laskee sen!
alemman prioriteetin kehykset voivat joutua odottamaan ikuisesti 9/19/2018

86 Vuororenkaan ylläpito
keskitetty ylläpito yksi asema toimii valvoja-asemana kaikki asemat voivat toimia valvonta-asemana jos valvoja-asema vikaantuu ACTIVE_MONITOR_PRESENT -kehystä ei tule tilanteen havainnut asema lähettää CLAIM_TOKEN -kehyksen jos useita => kilpailemalla saadaan uusi valvonta-asema 9/19/2018

87 Valvoja-asema valvoo renkaan toimintaa
vuoromerkin katoaminen vuoromerkin kiertoa valvova ajastin jos laukeaa, rengas tyhjennetään ja lähetetään uusi vuoromerkki vaurioituneet kehykset väärä kehysmuoto, tarkistussumma ei täsmää tyhjennys ja uusi vuoromerkki 9/19/2018

88 renkaan pituuden säätely
‘orvot’ kehykset lähettäjä vikaantui, eikä poistanut kehystä kehyksessä monitoribitti valvoja asettaa kehyksen monitoribitin aina, kun kehys ohittaa sen jos kehyksessä on jo bitti asetettu, kehys poistetaan renkaan pituuden säätely 24 bitin vuoromerkin tulee mahtua renkaaseen valvoja lisää viivettä tarvittaessa jos renkaan pituus + asemien aiheutamat 1 bitin viipeet eivät riitä

89 renkaan rikkoutuminen
kun asema huomaa renkaan katkenneen sen naapurit vaikuttavat ‘kuollelta’ lähettää BEACON-kehyksen jossa oletetun rikkoutuneen aseman osoite kehys etenee niin pitkälle kuin voi voidaan päätellä katkoksen alku poistetaan rikkoutuneet ohitusreleen avulla rengas kuntoon 9/19/2018

90 802.3 CSMA/CD hyvät puolet yleisesti käytetty
yksinkertainen protokolla asemien lisääminen helppoa passiivinen kaapeli, ei modeemia, kevyellä kuormalla lähetysviive nolla 9/19/2018

91 802.3 CSMA/CD huonot puolet analoginen törmäyksen havaitseminen
pienin kehys 64 tavua => yleisrasitetta, jos sanomat lyhyitä epädetermistinen ei prioriteetteja raskas kuorma => törmäyksiä => suoritusteho laskee 9/19/2018

92 802.4 vuoroväylä hyvät puolet
luotettava TV-kaapeli käyttössä determistisempi vuoromerkin katoaminen kriittisellä hetkellä myös hyvin lyhyitä kehyksiä prioriteetit kiinteä osuus korkeimman prioriteetin liikenteelle kaikille luokille oma osuus tehokas raskas kuorma => TDM 9/19/2018

93 802.4 vuoroväylä huonot puolet
runsaasti analogisia komponentteja modeenit, vahvistimet protokolla monimutkainen kevyellä kuormalla turhaa odotusta vähän käytetty ei sovi valokuidulle 9/19/2018

94 802.5 vuororengas hyvät puolet
kaksipisteyhteyksiä rengas voidaan rakentaa mistä tahansa täysin digitaalinen johtokeskus => automaattinen vikojen havaitseminen ja korjaaminen prioriteetit alimman prioriteetin sanomat eivät saa lähetysaikaa 9/19/2018

95 huonot puolet hyvin lyhyet ja hyvin pitkät kehykset mahdollisia
suorituskykyinen ja tehokas huonot puolet keskitetty valvontatoiminto seonnut valvoja voi tehdä mitä vaan kevyellä kuormalla turhaa odotusta

96 DQDB (Distributed Queue Dual Bus)
MAN-standardi kaksi rinnakkaista yksisuuntaista väylää kummankin väylän päässä head-end generoi jatkuvaa 53 tavun soluvirtaa jokainen asema yhdistetty molempiin väyliin aseman täytyy tietää, kumpaa väylää pitkin vastaanottaja saavutetaan asemat lähettävät FIFO-järjestyksessä hajautettu jono kukin asema tietää oman paikkansa lähetysjonossa 9/19/2018

97 Lähetysvuoron varaaminen ja datan lähettäminen
varaukset datan lähettämiseksi yhdellä väylällä tehdään toisella väylällä lähetysvuorot väylälle B, varataan väylällä A lähetysvuorot väylälle A, varataan väylällä B kussakin solussa 44 tavun ‘payload’ busy-bitti kertoo, onko solu varattu vai vapaa request-bitti asema asettaa, kun haluaa lähettää yhden solun bitti kertoo muille varauksesta 9/19/2018

98 Jonon ylläpito Kullakin asemalla kaksi laskuria RC (request counter) ja CD RC laskee lähetysjonon pituutta CD ilmoittaa aseman lähetysvuoron jonossa ‘montako muille varattua solua on ennen omaa lähetystä’ montako solua lähetysväylällä edenpänä olevat asemat ovat jo varanneet montako vapaata solua pitää päästää läpi ennenkuin saa itse lähettää 9/19/2018

99 koko jono = kukin asema näkee varausjonon omasta kohdastaan
CD (aseman lähetystä jonossa edeltävät solut) + RC (aseman lähetyksen jälkeen varatut solut) kukin asema näkee varausjonon omasta kohdastaan lähetysväylän 1. asema ottaa huomioon kaikkien muiden varaukset seuraava kaikkien muiden paitsi 1. aseman ja itsensä lähetysväylän viimeinen asema ei ota enää huomioon kenenkään varauksia 1. varausjonossa, yksikään varaus ei kulje ohi

100 Kukin asema päivittää omaa RC-laskuriaan kun asema ei ole lähettämässä
alussa RC = 0 kun aseman ohittaa solu, jonka varausbitti on asetettu, niin RC:= *+1 kun aseman ohittaa tyhjä datasolu, RC:= *-1 kun asema odottaa lähetyvuoroaan RC:=0 aletaan laskea vain uusia varauksia

101 Kun asema haluaa lähettää
se varaa ensin lähetysvuoron toiseen suuntaan kulkevalla väylällä odottaa solua, jossa varausbitti = 0 asettaa varausbittikenttään 1 sitten se asettaa DC := RC ja RC := 0 asettuu jonon päähän ja jää odottamaan omaa vuoroaan 9/19/2018

102 kun aseman ohittaa tyhjä solu, DC:= *-1
kun DC = 0 , niin seuraava tyhjä solu kuuluu juuri tälle asemalle busy-bitti asetaan ja data lähetetään 9/19/2018

103 LLC (Logical Link Control)
LAN ja MAN-verkot vuonvalvonta, virhevalvonta, yhtenäinen rajapinta erilaisiin verkkoihin ~ OSI-malli, HDLC Palvelut: epäluotettava datasähkepalvelu, kuittaava datasähkepalvelu, luotettava yhteydellinen palvelu 9/19/2018

104 4.4 Silta (bridge) yhdistää LAN-verkkoja linkkitason olio
toistin: ‘pala kaapelia’; fyysisellä tasolla silta: ‘ovi’ linkkitasolla reititin: verkkotasolla 9/19/2018